專利名稱：一種復(fù)合等離子氣體清洗活化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體芯片領(lǐng)域，尤其涉及半導(dǎo)體芯片封裝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
等離子體和固體、液體或氣體一樣，是物質(zhì)的一種狀態(tài)，也叫做物質(zhì)的第四態(tài)。對(duì)氣體施加足夠的能量使之離化便成為等離子狀態(tài)。等離子體的"活性"組分包括離子、電子、活性基團(tuán)、激發(fā)態(tài)的核素(亞穩(wěn)態(tài))、光子等。等離子清洗器就是通過(guò)利用這些活性組分的性質(zhì)來(lái)處理樣品表面，從而實(shí)現(xiàn)清潔、改性、光刻膠灰化等目的。通常的半導(dǎo)體封裝流程為芯片圓片切割；芯片鍵合在引線框架或者基板上；導(dǎo)線鍵合，使芯片和外部電路連接導(dǎo)通；環(huán)氧樹(shù)脂包覆芯片，芯片座，導(dǎo)線及導(dǎo)線連接的引線框架的內(nèi)部引腳或基板上的焊墊；分割成單顆及外部引腳成型。環(huán)氧樹(shù)脂包封的主要作用是給其內(nèi)部的芯片，導(dǎo)線及導(dǎo)線連接提供機(jī)械支撐，散熱，電氣絕緣，抵抗潮氣或酸堿引起的腐蝕。環(huán)氧包封體是一個(gè)多種材料交叉的綜合體，存在環(huán)氧和多種材料的結(jié)合界面，如果界面的結(jié)合強(qiáng)度不夠，在惡劣情況下就會(huì)分層，產(chǎn)品的可靠性下降。特別是20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著表面貼裝技術(shù)的廣泛應(yīng)用，一種比較嚴(yán)重的失效模式就是封裝體在客戶端進(jìn)行表面貼裝SMT時(shí)，芯片封裝體從界面處開(kāi)裂，界面處的導(dǎo)線鍵合受到分離應(yīng)力作用容易開(kāi)路而導(dǎo)致產(chǎn)品失效，界面處的芯片建立了與外界的潮氣通路，其失效機(jī)理就是由于有些工序中溫度比較高，界面所吸收的潮氣在高溫下體積迅速膨脹，產(chǎn)生的應(yīng)力高于界面的結(jié)合力導(dǎo)致的開(kāi)裂。為此JEDEC固態(tài)技術(shù)協(xié)會(huì)公布了針對(duì)SMT器件的潮氣敏感度的標(biāo)準(zhǔn)， 對(duì)此給了明確的潮氣敏感度定義、實(shí)驗(yàn)方法、等級(jí)劃分。等離子處理也是一種較為常見(jiàn)的處理方法，通過(guò)等離子氣體沖擊塑封前的產(chǎn)品獲得清潔，活化的表面，通常對(duì)清潔表面的淺層污染物或氧化較為有效，但是產(chǎn)生能增加粘結(jié)效果的活性基團(tuán)功能比較弱，而且由于空氣中存在一些油氣等污染物，其效果會(huì)隨處理后放置的時(shí)間衰減，通常不能超過(guò)12小時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種復(fù)合等離子氣體清洗活化方法，其能夠提高芯片封裝中界面的結(jié)合強(qiáng)度，改善處理后的保存時(shí)間問(wèn)題。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案一種復(fù)合等離子氣體清洗活化方法，包括芯片切割，芯片貼裝，導(dǎo)線鍵合，其特征在于導(dǎo)線鍵合后，先使用氬氣對(duì)引線框架類(lèi)產(chǎn)品的引線框架，連接導(dǎo)線，芯片或者PCB基板類(lèi)產(chǎn)品的PCB基板，連接導(dǎo)線，芯片進(jìn)行等離子處理，再使用氮?dú)鈱?duì)引線框架類(lèi)產(chǎn)品的引線框架，連接導(dǎo)線，芯片或者PCB基板類(lèi)產(chǎn)品的PCB基板，連接導(dǎo)線，芯片進(jìn)行等離子處理，然后進(jìn)行后道封裝工序。作為本發(fā)明所述的復(fù)合等離子氣體清洗活化方法的一種優(yōu)選方案抽真空使得腔體內(nèi)真空度小于O. 25托，將待處理材料的表面與等離子體入射的夾角控制在30-90度之間，射頻發(fā)生器發(fā)出高頻波，使連為一體的腔體內(nèi)的氬氣成為等離子體，射頻波功率500+/-100瓦，作用時(shí)間25+/-10秒，氬氣的流量20+/-15標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，氬氣處理完成后，通入氮?dú)?，氮?dú)庾饔脮r(shí)，射頻波功率300+/-150瓦，作用時(shí)間30+/-20秒，氮?dú)獾牧髁?0+/-15標(biāo)準(zhǔn)立方厘米。作為本發(fā)明所述的復(fù)合等離子氣體清洗活化方法的一種優(yōu)選方案完成等離子處理后的待處理材料在10000及100000級(jí)無(wú)塵環(huán)境下保存的時(shí)間小于4小時(shí)，在大氣中的時(shí)間控制在2小時(shí)之內(nèi)，在氮?dú)夤裰斜４鏁r(shí)間小于14小時(shí)。作為本發(fā)明所述的復(fù)合等離子氣體清洗活化方法的一種優(yōu)選方案抽真空使得腔體內(nèi)真空度小于O. 23托，將待處理材料的表面與等離子體入射的夾角控制在70-80度之間，射頻發(fā)生器發(fā)出高頻波，使連為一體的腔體內(nèi)的氬氣成為等離子體，射頻波功率480瓦，作用時(shí)間28秒，氬氣的流量24標(biāo)準(zhǔn)立方厘米,氬氣處理完成后,通入氮?dú)?氮?dú)庾饔脮r(shí)，射頻波功率280瓦，作用時(shí)間30秒，氮?dú)獾牧髁?2標(biāo)準(zhǔn)立方厘米。本文中“待處理材料”，指半導(dǎo)體芯片在環(huán)氧樹(shù)脂包封前的半成品，如引線框架類(lèi)，主要包含引線框架，連接導(dǎo)線，芯片JnPCB基板類(lèi)，主要包含PCB基板，連接導(dǎo)線，芯片?？梢愿鶕?jù)具體工藝需要選擇等離子處理的區(qū)域與助粘處理的區(qū)域。目前，一般的等離子清洗工藝，其粘結(jié)力加強(qiáng)的效果僅僅體現(xiàn)在抵抗后續(xù)工藝，如，電鍍、切筋成型、切割中的應(yīng)力，而不能達(dá)到降低潮氣等級(jí)的效果；并且存放的時(shí)間有限，一般為12小時(shí)以內(nèi)。本發(fā)明，由于采取兩·種氣體沖擊表面，能達(dá)到更好的去除有表面機(jī)污染物，活化材料表面的目的。采用本發(fā)明有益的技術(shù)效果能夠進(jìn)一步提高環(huán)氧樹(shù)脂等包覆材料與引線框架、PCB基板、芯片、導(dǎo)線所形成的多個(gè)關(guān)鍵界面的結(jié)合強(qiáng)度，有效防止工藝過(guò)程中分層、開(kāi)裂的出現(xiàn)，避免工藝過(guò)程中不必要的全檢和次品。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 :對(duì)引線框架類(lèi)產(chǎn)品實(shí)施處理。復(fù)合等離子氣體清洗活化方法，包括芯片切割，芯片貼裝，導(dǎo)線鍵合，導(dǎo)線鍵合后，先使用氬氣對(duì)引線框架類(lèi)產(chǎn)品的引線框架，連接導(dǎo)線，芯片或者PCB基板類(lèi)產(chǎn)品的PCB基板，連接導(dǎo)線，芯片進(jìn)行等離子處理，再使用氮?dú)鈱?duì)引線框架類(lèi)產(chǎn)品的引線框架，連接導(dǎo)線，芯片或者PCB基板類(lèi)產(chǎn)品的PCB基板，連接導(dǎo)線，芯片進(jìn)行等離子處理，然后進(jìn)行后道封裝工序。將待處理材料的表面暴露在等離子體入射范圍內(nèi)，連接真空泵抽真空，抽真空使得腔體內(nèi)真空度小于O. 25托，將待處理材料的表面與等離子體入射的夾角控制在30-90度之間，射頻發(fā)生器發(fā)出高頻波，使連為一體的腔體內(nèi)的氬氣成為等離子體，射頻波功率500+/-100瓦，作用時(shí)間25+/-10秒，氬氣的流量20+/-15標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，氬氣處理完成后，通入氮?dú)?，氮?dú)庾饔脮r(shí)，射頻波功率300+/-150瓦，作用時(shí)間30+/-20秒，氮?dú)獾牧髁?0+/-15標(biāo)準(zhǔn)立方厘米。試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)氬氣的處理效果以清潔度指數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，在450瓦功率附近的參數(shù)結(jié)果為最優(yōu)。氮?dú)馓幚砗捅砻娲植诙认嚓P(guān)，以峰點(diǎn)與谷點(diǎn)的高度差表示，在430瓦功率附近的參數(shù)結(jié)果為最優(yōu)。完成等離子處理后的材料可以暴露在大氣中的時(shí)間控制小于I小時(shí)，10，000及100，000級(jí)無(wú)塵環(huán)境下保存的時(shí)間小于2小時(shí)，氮?dú)夤裰斜４鏁r(shí)間小于10小時(shí)。暴露的時(shí)間控制與表面活性隨時(shí)間下降特性相關(guān)，氮?dú)夤駸o(wú)塵及低濕氣環(huán)境能減緩下降趨勢(shì)，延長(zhǎng)儲(chǔ)存時(shí)間。普通流程的產(chǎn)品，潮氣等級(jí)為JEDEC MSL3，需要使用防潮包裝。包裝前去潮烘烤25小時(shí)，真空包裝，真空袋需要放置潮氣檢測(cè)卡，開(kāi)封后必須在168小時(shí)內(nèi)用完。采用本實(shí)施例處理后的產(chǎn)品，潮氣等級(jí)為JEDEC MSL2，達(dá)到非潮氣敏感性要求，可以存放的有效期為半年。采用本實(shí)施例處理后的產(chǎn)品，MSL2測(cè)試后界面處無(wú)分層，無(wú)電性能失效，冷熱循環(huán)，-65攝氏度至140攝氏度，可以耐受580次循環(huán)無(wú)導(dǎo)線脫離或斷開(kāi)。

應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合等離子氣體清洗活化方法，包括芯片切割，芯片貼裝，導(dǎo)線鍵合，其特征在于導(dǎo)線鍵合后，先使用氬氣對(duì)引線框架類(lèi)產(chǎn)品的引線框架，連接導(dǎo)線，芯片或者PCB基板類(lèi)產(chǎn)品的PCB基板，連接導(dǎo)線，芯片進(jìn)行等離子處理，再使用氮?dú)鈱?duì)引線框架類(lèi)產(chǎn)品的引線框架，連接導(dǎo)線，芯片或者PCB基板類(lèi)產(chǎn)品的PCB基板，連接導(dǎo)線，芯片進(jìn)行等離子處理，然后進(jìn)行后道封裝工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合等離子氣體清洗活化方法，其特征在于抽真空使得腔體內(nèi)真空度小于O. 25托，將待處理材料的表面與等離子體入射的夾角控制在30-90度之間，射頻發(fā)生器發(fā)出高頻波，使連為一體的腔體內(nèi)的氬氣成為等離子體，射頻波功率500+/-100瓦，作用時(shí)間25+/-10秒，氬氣的流量20+/-15標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，氬氣處理完成后，通入氮?dú)猓獨(dú)庾饔脮r(shí)，射頻波功率300+/-150瓦，作用時(shí)間30+/-20秒，氮?dú)獾牧髁?0+/-15標(biāo)準(zhǔn)立方厘米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合等離子氣體清洗活化方法，其特征在于完成等離子處理后的待處理材料在10000及100000級(jí)無(wú)塵環(huán)境下保存的時(shí)間小于4小時(shí)，在大氣中的時(shí)間控制在2小時(shí)之內(nèi)，在氮?dú)夤裰斜４鏁r(shí)間小于14小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合等離子氣體清洗活化方法，其特征在于抽真空使得腔體內(nèi)真空度小于O. 23托，將待處理材料的表面與等離子體入射的夾角控制在70-80度之間，射頻發(fā)生器發(fā)出高頻波，使連為一體的腔體內(nèi)的氬氣成為等離子體，射頻波功率480瓦，作用時(shí)間28秒,氬氣的流量24標(biāo)準(zhǔn)立方厘米,氬氣處理完成后,通入氮?dú)?氮?dú)庾饔脮r(shí)，射頻波功率280瓦，作用時(shí)間30秒，氮?dú)獾牧髁?2標(biāo)準(zhǔn)立方厘米。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合等離子氣體清洗活化方法，包括芯片切割，芯片貼裝，導(dǎo)線鍵合，其特征在于導(dǎo)線鍵合后，先使用氬氣對(duì)引線框架類(lèi)產(chǎn)品的引線框架，連接導(dǎo)線，芯片或者PCB基板類(lèi)產(chǎn)品的PCB基板，連接導(dǎo)線，芯片進(jìn)行等離子處理，再使用氮?dú)鈱?duì)引線框架類(lèi)產(chǎn)品的引線框架，連接導(dǎo)線，芯片或者PCB基板類(lèi)產(chǎn)品的PCB基板，連接導(dǎo)線，芯片進(jìn)行等離子處理，然后進(jìn)行后道封裝工序。其能夠提高芯片封裝中界面的結(jié)合強(qiáng)度，一定程度上防止工藝過(guò)程中分層、開(kāi)裂等問(wèn)題。
文檔編號(hào)H01L21/02GK103065930SQ201110322169
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
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